(57)【要約】【課題】本発明の目的は、従来よりも小型で薄型であり、複雑な補正用ソフトウェアを作成することなく、高い操作感を備えたポインティングデバイスを提供する。【解決手段】磁石部１０３を備えた揺動可能な操作部材と、該操作部材の所定の方向への移動を検出するセンサ１０１ａ乃至１０１ｄと、該センサのセンサ出力を信号処理する信号処理部１０６と、該信号処理部１０６の信号処理の結果を出力する出力制御部１１０とを有するポインティングデバイスにおいて、上記磁石部１０３は、底部磁極面より上部磁極面の面積が大きいことを特徴とする。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁性体より構成された磁石部と、
該磁石部を備えた揺動可能な操作部材と、
該磁石部の下側に配されたプリント基板に実装され該操作部材の所定の方向への移動を検出するセンサ部と、
該センサ部のセンサ出力を信号処理する信号処理部と、
該信号処理部の信号処理の結果を出力する出力制御部とを有するポインティングデバイスにおいて、
前記磁石部は、底部磁極面の面積より上部磁極面の面積が大きいことを特徴とするポインティングデバイス。
【請求項２】
前記磁石部は、磁石単体あるいは磁石と磁性体により構成されることを特徴とする請求項１に記載のポインティングデバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ポインティングデバイスに係わり、より詳細には、パーソナルコンピュータや携帯電話等の入力手段として使用されるポインティングデバイスを構成する構成部品に関する。
【背景技術】
【０００２】
ポインティングデバイスは、磁気検出式ポインティングデバイスに代表されるように、磁石を含む操作部を移動して、その操作部が移動した位置情報を１個あるいは複数のホールセンサ等の磁気センサで検出し、センサが複数の場合は加算あるいは差分のような比較的単純な信号処理によって取得するものが一般的に知られている。このようなポインティングデバイスは、表示されるポインター等を人間の感覚に近い状態で移動させるための有効な入力手段として利用されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
また、近年、デジタル家電などの電子機器の小型化・薄型化に伴い、ポインティングデバイスの小型化・薄型化の要求が大きくなっている。磁気検出式ポインティングデバイスの機構部を薄型化するには、磁気センサ部を磁石の真下ではなく、横に配置すること等で実現できる。しかしながら、このような薄型化を行うと、磁石の大きさや磁石と磁気センサの配置関係が制限されるため、磁石を含む操作部の移動において、移動方向によって実際の位置と磁気センサ出力の上記信号処理により得られた情報とに差異が生じる事があった。
【０００４】
例えば、上部磁極面と底部磁極面の面積が等しい従来の磁石では、磁石がホールセンサに接近した場合の垂直磁場の増加が急激となるため、ホールセンサが実装されるＸ軸およびＹ軸方向での差磁束密度も急激に増加する。対して、Ｘ軸およびＹ軸に対して斜め方向に同じ距離だけ磁石が移動した場合に得られる差磁束密度の増加は、さほど急激ではないため、その結果、磁石移動方向に対する差磁束密度の均一性が低くなり、これにより操作感を著しく損ねていた。
【０００５】
このような現象への対策としては、磁気センサ出力について上記信号処理に加えて、補正演算処理を行うことにより位置情報を取得する方法が知られている（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−２８７８９１号公報
【特許文献２】特開２００８−１９７９９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述の特許文献２のような上記補正演算処理は、専用のハードウェアまたは複雑なソフトウェアを構築する必要があるため、容易に適用することが難しいという問題があった。また、補正演算処理を行うことに依る処理時間により、操作と表示との時間差を増大させるため、操作感を低下させてしまうことも問題視されている。
【０００８】
本発明は、このような課題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、薄型化を容易に実現し、かつ良好な操作感を備えたポインティングデバイスを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、このような目的を達成するためになされたもので、磁性体より構成された磁石部と、該磁石部を備えた揺動可能な操作部材と、該磁石部の下側に配されたプリント基板に実装され該操作部材の所定の方向への移動を検出するセンサ部と、該センサ部のセンサ出力を信号処理する信号処理部と、該信号処理部の信号処理の結果を出力する出力制御部とを有するポインティングデバイスにおいて、上記磁石部は、底部磁極面の面積より上部磁極面の面積が大きいことを特徴とする。
【００１０】
また、上記磁石部は、磁石単体あるいは磁石と磁性体により構成されるものとしてもよい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、磁石部がホールセンサに接近した場合におけるホールセンサ近傍の磁界の垂直成分の増加を緩やかにすることが可能となり、磁石部移動方向に対する差磁束密度の均一性を向上させるため、ポインティングデバイスの薄型化等の構成に起因するセンサ出力信号の歪みを複雑な補正演算処理を行うことなしに、良好な操作感を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明に係るポインティングデバイスとして、磁気検出式ポインティングデバイス１００の回路構成例を示す図である。
【図２】本発明に係る磁気検出式ポインティングデバイス１００の信号処理部１０６の構成ブロックを示す図である。
【図３】本発明に係る磁気検出式ポインティングデバイス１００の一実施例の構成を示す図であって、図３（ａ）は概略上面図、図３（ｂ）は概略断面図である。
【図４】本発明の磁石部１０３の別の形態を示す構成例であって、図４（ａ）及至図４（ｃ）は永久磁石１０４により本発明の磁石部１０３を構成したものを示し、図４（ｄ）乃至図４（ｆ）は、永久磁石１０４と板状の磁性体１０５により磁石部１０３を構成したものを示す図である。
【図５】本発明に係る磁気検出式ポインティングデバイス１００において、半径１．０ｍｍの円の軌跡で操作部を動かした時のＸ軸、Ｙ軸それぞれでの差磁束密度［ｍＴ］のシミュレーション結果を示す図である。
【図６】比較例に係る磁気検出式ポインティングデバイス６００の構成を示す図であって、図６（ａ）は概略上面図、図６（ｂ）は概略断面図である。
【図７】比較例に係る磁気検出式ポインティングデバイス６００において、半径１．０ｍｍの円の軌跡で操作部を動かした時のＸ軸、Ｙ軸それぞれでの差磁束密度［ｍＴ］のシミュレーション結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明について、以下図面を参照して説明する。  
図１は、本発明に係るポインティングデバイスとして、磁気検出式ポインティングデバイス１００の回路構成例を示す図である。  
図１において、本発明のポインティングデバイス１００は、磁石部１０３及び該磁石部１０３を備えた揺動可能な操作部材（図示せず）と、この操作部材の所定の方向（ここでは、Ｘ、Ｙ方向の２軸）への移動を検出する各軸方向のホールセンサ１０１ａ乃至１０１ｄのセンサ出力を各軸別に信号処理する信号処理部１０６と、この信号処理部１０６の信号処理の結果を出力する出力制御部１１０とから構成されている。
【００１４】
操作部材は、ポインティングデバイスの操作部にあたり、硬質樹脂や金属などで構成することが可能であり、また、操作感を向上させるため、様々な形状をとることも可能である。
【００１５】
信号処理部１０６や出力制御部１１０は、シリコン等を使用した通常の集積回路として構成することが可能である。また、信号処理部１０６や出力制御部１１０は、４個のホールセンサ１０１ａ乃至１０１ｄと１つのパッケージ内に封止されていてもよい。このようなポインティングデバイスは、パーソナルコンピュータや携帯電話等の操作入力手段として使用される。
【００１６】
４個のホールセンサ１０１ａ乃至１０１ｄは、Ｘ軸及びＹ軸に沿って２個ずつ対称に配置（１０１ａ、１０１ｂがＸ軸方向、１０１ｃ、１０１ｄがＹ軸方向にそれぞれ配置）されている。このホールセンサ１０１ａ乃至１０１ｄの上方に配置された磁石部１０３を有する操作部材の移動によるＸ軸方向及びＹ軸方向の各ホールセンサ１０１ａ乃至１０１ｄの各センサ出力を信号処理部１０６へ入力する。
【００１７】
信号処理部１０６の代表的な例を図２に示す。
図２において、信号処理部１０６は、差動アンプ部１０７、サンプル・ホールド部１０８、Ａ／Ｄ変換部１０９で構成されている。信号処理部１０６は、センサ１０１ａ乃至１０１ｄから入力されたアナログ信号をデジタルのＸ座標値及びＹ座標値に変換する。この変換されたデジタル出力値が出力制御部１１０に入力されることにより、操作対象となるカーソル等の移動量が決定される。
【実施例】
【００１８】
本発明を具体的な実施例に基づいて説明する。  
図３は、本発明に係る磁気検出式ポインティングデバイス１００の一実施例の構成を示す図であって、図３（ａ）は概略上面図、図３（ｂ）は概略断面図である。図３において、磁気検出式ポインティングデバイス１００は、ホールセンサ１０１ａ乃至１０１ｂと、プリント基板１０２と、磁石部１０３とを備える。ここで、磁石部１０３の上部磁極面の面積は底部磁極面の面積より大きくなっている。
【００１９】
以下、図３に示す磁気検出式ポインティングデバイス１００のパラメータ値について説明する。Ｘ軸に配置された第１のホールセンサ１０１ａの感磁部中心と第２のホールセンサ１０１ｂの感磁部中心との距離を、Ｐｘ＝１３．４［ｍｍ］とし、Ｙ軸に配置された第３のホールセンサ１０１ｃの感磁部中心と第４のホールセンサ１０１ｄの感磁部中心との距離をＰｙ＝１３．４［ｍｍ］とする。磁石部１０３は、底面直径Ｄｂ＝φ１０．０［ｍｍ］、上面直径Ｄｔ＝φ１１．２［ｍｍ］、中心部厚さＬ＝０．５［ｍｍ］、縁部厚さｔ＝０．１［ｍｍ］の永久磁石とし、残留磁束密度は１２００［ｍＴ］、保持力は９１０［ｋＡ／ｍ］とする。４つのホールセンサ１０１ａ乃至１０１ｄの感磁部から磁石部１０３のホールセンサに対向する面までの距離ｇ＝０．０６［ｍｍ］とする。このときのシミュレーション結果を図５に示す。
【００２０】
図５に示すように、上述したパラメータにおいて磁石部１０３を備えた操作部を円の軌跡で移動させると、Ｘ軸、Ｙ軸に対する差磁束密度も円の変化をすることが分かる。ホールセンサは、印加された磁束密度に比例した出力電圧を出力することから、ホールセンサの差出力電圧も円の変化をすることは言うまでもない。
【００２１】
このように、本発明における磁石部１０３を備えたポインティングデバイスによれば、以下の比較例に示した従来のポインティングデバイスと比較して、薄型を実現した上で、複雑な補正用ソフトウェアを作成することなく、円形特性が極めて良好で操作感の高いポインティングデバイスを実現することができる。
【００２２】
なお、本実施例において、上面に縁部を備えた、断面が逆凸形状の永久磁石で磁石部１０３を構成したが、この形状には限定されず、その他、図４（ａ）乃至図４（ｆ）のような構成をとることもでき、もちろんここに示した形状に限定されるものでもない。図４において、図４（ａ）及び図４（ｃ）に示す磁石部１０３は、磁石１０４を備え、図４（ｄ）乃至図４（ｆ）に示す磁石部１０３は、磁石１０４と、磁性体１０５とを備える。
【００２３】
また、上部磁極面の広さは、ポインティングデバイス全体の構成により最適化する必要があるが、磁石部１０３が原点位置にある場合の上部磁極面端部がホールセンサの真上よりやや中心側付近にあることが好ましい。また、図４（ｂ）乃至図４（ｆ）のように上部局面の端部を板状に拡げる場合、端部の厚さは磁石部中央部の厚さの半分以下で、実用上の強度を考慮し、あまり薄くならない４分の１乃至６分の１程度とすることが好ましい。また、磁石部１０３を永久磁石１０４と磁性体１０５で構成する場合、該磁性体１０５は強磁性体であることが望ましく、磁石単体１０４で構成する場合より上部磁極面の面積を大きくすることが好ましい。
【００２４】
［比較例］
図６は、従来のポインティングデバイス６００の構成を示す図であって、図６（ａ）は概略上面図、図６（ｂ）は概略断面図である。図６において、従来のポインティングデバイス６００は、ホールセンサ６０１ａ乃至６０１ｂと、プリント基板６０２と、磁石部６０３とを備える。
【００２５】
従来のポインティングデバイス６００では、本発明の磁気検出式ポインティングデバイス１００と比較して、磁石部６０３は、図３に示した磁石部１０３から縁部を取り除き、底面部と上面部の面積が同じ形状のものを使用している。その他の構成要素は、図２に示したものと同じである。図７に、この従来のポインティングデバイス６００を使用して、図３に示した実施例と同様のパラメータにおける、半径１．０ｍｍの円の軌跡で操作部を動かした時の円形特性を示す。
【００２６】
図７に示すように、比較例に示した従来の構成のポインティングデバイス６００は、本発明における磁石部１０３を備えたポインティングデバイス１００と比較して、円形特性は著しく歪んでおり、操作感を著しく損なっていることが判る。
【００２７】
以上のように、本発明によれば、薄型を実現した上で、複雑な補正用ソフトウェアを作成することなく、操作感の高いポインティングデバイスを実現することができる。
【産業上の利用可能性】
【００２８】
本発明によれば、従来よりも薄型であり、かつ高い操作感を備えた磁気式ポインティングデバイスを専用のハードウェアまたは複雑なソフトウェアを構築することなく提供することが可能となることから、携帯電話やゲーム機、ノートＰＣ、テレビのリモコン等の電子機器における薄型のインプットデバイスとして利用することができる。
【符号の説明】
【００２９】
１０１ａ乃至１０１ｄ  ホールセンサ
１０２  プリント基板
１０３  磁石部
１０４  磁石
１０５  磁性体
１０６  信号処理部
１０７  差動増幅アンプ
１０８  サンプル＆ホールド部
１０９  Ａ／Ｄ部
１１０  出力制御部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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